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专题03 力和运动分析方法辨析
【课程标准】
1、运动的描述与参照物
①描述参照物的概念；②知道运动和静止是相对的
2、速度
①描述匀速直线运动； ②知道速度的概念；
③知道速度的单位； ④应用速度公式进行简单的计算
3、力
①概述力是物体对物体的作用 ②知道力的单位 ③表述力的作用效果
④说明重力的概念 ⑤知道重力的方向 ⑥应用公式G=mg进行有关计算
⑦说明摩擦力的概念 ⑧说明增大摩擦力和减小摩擦的方法
⑨知道弹力的概念 ⑩应用力的知识解释相关现象
4、力的测量及图示
①用弹簧测力计测量力的大小；②描述力的三要素；③能用力的示意图表示力的三要素
5、二力平衡
①概述二力平衡的概念；②说明二力平衡的条件；③应用二力平衡条件解释有关现象
④根据物体的受力情况，解释物体运动变化的原因
6、牛顿第一定律
①描述牛顿第一定律的内容；②概述惯性的概念；③用惯性解释有关常见现象
【学业要求】
①应用速度公式进行简单的计算。 ②应用公式G=mg进行有关计算
③应用力的知识解释相关现象。 ④能用力的示意图表示力的三要素
⑤根据物体的受力情况，解释物体运动变化的原因
⑥认识物体浮沉条件 ⑦用惯性解释有关常见现象
【命题重点】力和运动掌握力的作用效果，力的三要素，各种常见的力，尤其是摩擦力的应用，力的运动有平衡与不平衡，不受外力时静止或匀速直线运动。型较分散:选择、填空、实验、计算都会出现。
【方法要点】力与运动的习题首先要判断运动状态，通常是平衡，运用受力分析得出力的大小与方向，因此必须要画图。
考点1：运动和静止的判断
考点解读：运动和静止是相对于参照物而言的，如果被研究物体相对于参照物的位置没有发生变化，就说明被研究物体相对于参照物是静止的，如果相对于参照物位置发生变化，则被研究物体相对于参照物是运动的。
例1：（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
【答案】D
【解析】（1）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，而机械能=动能+重力势能；
（2）一切物体都有惯性；
（3）根据参照物的知识判断；
（4）运动状态的改变包括：静止变与运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变。
【解答】A.加速升空时，天舟六号的质量不变，高度增大，则重力势能增大，质量不变，速度增大，则动能增大。根据“机械能=动能+重力势能”可知，它的机械能增大，故A错误；
B.进入轨道后，天舟六号的质量不变，则惯性不变，故B错误；
C.对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号的位置不断改变，则它是运动的，故C错误；
D.对接成功后，组合体绕地运行过程中速度大小和方向不断改变，则运动状态不断改变，故D正确。
考点2：根据图象判断物体运动情况
考点解读：图象法是初中科学中常用的一种科学方法，常用于描述某个因变量与自变量的关系。在机械运动中常出现的是：路程与时间的关系、速度与时间的关系的图象题。
例2：甲、乙两物体同时由同一位置开始在水平面上向东运动，它们的s-t图像如图所示。
（1）5秒时，以物体甲为参照物，物体乙的运动方向是　 　(选填“向东"或“向西”)。（2）物体甲的速度为　 　米/秒。
（3）运动2秒，两物体相距　 　米。
【答案】（1）向西 （2）2 （3）4
【解析】（1）根据参照物的知识分析；
（2）根据公式计算出甲的运动速度；
（3）根据图像计算出2s时二者到出发点的距离，然后相减即可。
【解答】（1）根据图片可知，5s时，乙到出发点的距离为8m，且保持静止状态；甲继续以相同的速度继续向东运动。以甲为参照物，乙在向西的方向上位置不断改变，因此乙的运动方向是向西的。
（2）根据图像可知，甲的速度为：；
（3）根据图像可知，运动2s时，乙到出发点的距离为8m，甲到出发点的距离为：s甲=v甲t甲=2m/s×2s=4m，那么二者相距：8m-4m=4m。
考点3：理解力的概念
考点解读：力是物体对物体的作用简称牛，单位是牛顿，简称牛，用N表示。力的作用是相互的，即一个物体对另一个的物体施力时，也同时受到后者对它的作用力。物体之间接触不一定有力的作用，不接触可能有力的作用。力能改变物体的形状，也能改变物体的运动状态。常见的力有弹力、重力和摩擦力。
例3：2022年北京冬季奥运会落下帷幕，冬奥会上的一些体育项目引起了很多人的兴趣，比如冰壶。冰壶被大家喻为冰上的”国际象棋”，它考验参与者的体能与脑力。技艺高超的冰壶队员，可以控制冰壶的位置和路线，进行精确的碰撞和定位。冰壶在光滑的冰面上可以走直线也可以走曲线，主要有两个方面的原因：一是发球手可以通过冰壶的旋转等控制其运动轨迹；二是运动员可以用冰刷刷冰面，以改变冰壶与冰面的摩擦力，进而调整方向。
（1）发球手用力推冰壶，冰壶由静止开始运动，说明　 　。
（2）选手不断擦冰的目的是　 　摩擦力。
【答案】（1）力能改变物体的运动状态（2）减小
【解析】（1）运动状态改变包括：静止变运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变；
（2）减小摩擦力的方法：减小压力；减小接触面的粗糙程度；改变接触面；注入润滑油；变滑动为滚动，据此分析解答。
【解答】（1）发球手用力推冰壶，冰壶由静止开始运动，说明力能改变物体的运动状态。
（2）选手不断擦冰的目的是使冰面熔化形成一层水膜，进而减小摩擦力。
考点4：探究影响摩擦力大小的因素
考点解读：滑动摩擦力的大小与物体的接触面积和物体匀速运动速度的大小无关。摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。探究滑动摩擦力与压力大小的关系时，需保持接触面粗糙程度不变，只改变压力的大小。探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时，需控制压力的大小不变，只改变接触面的粗糙程度。
例4：某兴趣小组的同学们在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时，用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
（1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，根据二力平衡知识，弹簧测力计对木块的拉力大小　 　（填“大于”“小于”或“等于”）滑动摩擦力的大小。
（2）通过对比甲、乙两次实验可知，其他条件相同时，压力越大，滑动摩擦力越　 　。
（3）通过对比　 　两次实验可知，其他条件相同时，接触面越　 　（填“粗糙”或“光滑”），滑动摩擦力越大。
（4）同学们在小组交流讨论时发现，在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如图丁所示的实验装置，该装置的优点是　 　（填“需要”或“不需要”）长木板做匀速直线运动。
【答案】（1）等于
（2）大
（3）甲、丙；粗糙
（4）不需要
【解析】（1）平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一物体和同一直线上；
（2）根据弹簧测力计的示数大小确定摩擦力大小；
（3）根据控制变量法的要求选择对照实验，得到实验结论；
（4）根据丁图可知，无论下面的木板是否做匀速直线运动，木块对木板的压力和接触面的粗糙程度不变，因此它受到的摩擦力不变，因此测力计的示数不变，据此分析解答。
【解答】（1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，则拉力和摩擦力相互平衡。根据二力平衡知识可知，弹簧测力计对木块的拉力大小等于滑动摩擦力的大小。
(2)、通过对比甲、乙两次实验可知，其他条件相同时，压力越大，弹簧测力计的示数越大，则滑动摩擦力越大。
(3)探究滑动摩擦力大小与接触面粗糙程度的关系时，需要控制压力相同，只改变粗糙程度，故选实验甲和丙。得到结论：其他条件相同时，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。
（4）同学们在小组交流讨论时发现，在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如图丁所示的实验装置，该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动。
考点5：增大和减小摩擦力的方法
考点解读：摩擦力大小的影响因素：压力的大小和接触面粗糙程度，增大摩擦力的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度。减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面的粗糙程度，使接触面脱离，用滚动代替滑动。
例5：（2022·丽水）如图是2022年北京冬奥会冰壶项目比赛场最。冰壶投出后，同队队员在冰壶的前方擦刷冰面，形成水膜，使冰壶沿预设轨迹运动。下列说法正确的是（　　）
A．擦刷冰面是为了增大摩擦
B．冰面上的水膜是液化形成的
C．冰壶离手后仍能前行是由于受到惯性的作用
D．冰壶最终停止是因为力能改变物体的运动状态
【答案】D
【解析】（1）增大摩擦的方法：①增大压力；②增大接触面的粗糙程度；
（2）确定物质的初始态和终末态，从而确定物态变化的名称。
（3）惯性是物质的一种性质，而不是力的作用；
（4）根据力与运动的关系判断。
【解答】A.擦刷冰面，冰面会产生一层水膜，从而减小摩擦力，故A错误；
B.冰面从固态变成液态的水发生熔化现象，故B错误；
C.冰壶离手后仍能前行是由于有惯性，故C错误；
D.冰壶最终停止是因为力能改变物体的运动状态，故D正确。
考点6：能正确区别平衡力和相互作用力
考点解读：二力平衡的条件：作用在同一物体上；大小相等；方向相反；作用在同一直线上。相互作用力的条件：作用在不同的物体上；大小相等；方向相反；作用在同一直线上。因此在判断平衡力和相互作用力时，主要还是判断这两个力是作用在几个物体上。
例6：（2023·丽水）2023年5月20日，丽水“山水诗路浆板赛"开赛。比赛时人在板上用力划桨，板船快速前行。下列说法正确的是（　　）
A．以岸边的树木为参照物行进中的板船是运动的
B．桨对水的作用力和水对桨的作用力是一对平衡力
C．划桨时板船会前进说明力是维持物体运动的原因
D．停止划桨后板船仍能前进是由于受到惯性的作用
【答案】A
【解析】 比赛时人在板上用力划桨，板船快速前行，力的作用是相互的，桨给水一个作用力，水给桨一个反作用力，使其向前运动。
【解答】A.树木为参照物，船是运动的；
B. 桨对水的作用力和水对桨的作用力是一对相互作用力；
C.划桨时板船会前进说明力是改变物体运动状态的原因；
D.停止划桨后板船仍能前进是由于具有惯性；
考点7：牛顿第一定律
考点解读：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过推理概括出来的。
例7：（2023·杭州）小金用脚将足球踢出，足球在地面上运动了一段距离后停下。下列分析错误的是（　　）
A．踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的
B．球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性
C．球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用
D．球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将立即静止
【答案】D
【解析】（1）甲对乙施加力的作用时，乙也对甲施加反作用力，这就是力的作用的相互性；
（2）物体保持运动状态不变的性质叫惯性；
（3）根据力与运动的关系判断；
（4）根据牛顿第一定律判断。
【解答】A.踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的，故A正确不合题意；
B.球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性，故B正确不合题意；
C.球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用，故C正确不合题意；
D.根据牛顿第一定律可知，球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将做匀速直线运动，故D错误符合题意。
考点8：惯性
考点解读：物体保持运动状态不变的特性叫做惯性。惯性是物质的一种属性，与物体是否运动、运动速度的大小、是否受力、受力的大小均无关。惯性的大小取决于质量。一切物体都具有惯性，惯性不是力，在应用惯性解释有关常见现象时，不能说物体受到惯性的作用，只能说物体由于惯性。
例8：（2023·衢州）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向　 　摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释：乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动。
（2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α　 　β（选填“大于”或“小于”）。
（3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。
【答案】（1）左
（2）小于
（3）
【解析】（1）物体保持运动状态不变的性质叫惯性，根据惯性的知识分析解答；
（2）质量越大，则惯性越大，保持原来运动状态的能力越大，则偏离角度越大；
（3）将水的惯性和球的惯性大小进行比较，从而确定它们的摆动方向。
【解答】（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向左摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
（2）根据乙图可知，乒乓球的密度小，铁球的密度大，则铁球比同体积的空气的质量大得多，即铁球的惯性比空气的惯性大的多，因此它的偏离角度更大，即α小于β。
（3）乒乓球的密度小于水，则乒乓球的质量小于同体积水的质量，即乒乓球的惯性小于水的惯性。当向左推动容器时，由于惯性，水会保持原来的静止状态，从而相对容器向后运动，而乒乓球受到水的挤压而向左摆动。同理，铁球的惯性大于水的惯性，则铁球保持原来的静止状态，从而相对容器向后运动，也就是向右摆动，如下图所示：
考点9：探究二力平衡条件
考点解读：二力平衡的条件：同时作用在一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。①探究平衡的两个力是否在同一直线上，必须保持研究物两端所受力相同，扭转研究物的角度，判断物体是否处于平衡状态。②探究平衡的两个力是否大小相同，必须保持两个力在同一直线上，且两端托盘里的砝码质量不相等或两端钩码的数目不相同，判断物体是否处于平衡状态。
例9：（2020·台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。
（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是________。
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是________，物体才处于静止状态。
（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时、观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是________。
【答案】（1）减小研究对象的自重对实验的影响
（2）在同一条直线上
（3）作用在物体上的两个力大小满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
【解析】（1）如果被研究对象的自重太大，那么它两边的绳子的拉力就不在同一直线上了，即当它平衡时，不是两个力的平衡，而是三个力的平衡了，不能达到探究的目的；
（2）平衡力的四个条件：大小相等，方向相反，作用在同一物体和同一直线上，根据实验操作判断哪个条件发生改变即可；
（3）根据描述，确定被研究的物理量和实验中的变量，据此确定研究的目的。
【解答】（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是：减小研究对象的自重对实验的影响。
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，塑料片两边的两根绳子就不再同一直线上了，松手后研究对象发生转动，不能保持静止状态，因此得到结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是在同一直线上，物体才处于静止状态。
（3）根据描述可知，实验研究的物理量是物体运动状态，而变量是作用在它上面的两个力的大小关系，因此研究的目的是：作用在物体上的两个力大小满足什么条件，物体才能保持匀速直线运动状态。
考点10：力和运动的关系
考点解读：力和运动的关系表现：(1)物体不受力，物体的运动状态保持不变；(2)物体受到平衡力的作用，物体的运动状态保持不变；(3)物体受到非平衡力的作用，物体的运动状态将改变。在具体的实际应用中，学生出错的原因是没有真正理解力和运动的关系。
例10：（2022·宁波）“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱(含箱内物体)受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中F1、F2你的判断是（　　）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
【答案】D
【解析】根据拉力、重力的方向分析行李箱的运动状态
【解答】图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进，受力平衡，受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和拉力的共同作用；F1的方向是竖直向上的，不会产生向右的动力。
F2的方向斜向上，该力的作用效果会使得箱子旋转，无法使箱子保持平衡状态，箱子不能做匀速直线运动运动，所以F1、F2都不可能。
一、选择题
1.（2023·宁波）如图是模拟孙悟空“腾云驾雾”的拍摄装置，该装置主要由“孙悟空”模型和“蓝天白云”背景板组成。为了让孙悟空从背景板的甲处移到乙处，一般有两种方式：第一种是背景板相对于地面静止，移动孙悟空；第二种方式是孙悟空相对于地面静止，移动背景板。如果采用第二种方式，背景板按下列方向移动可以实现的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解析】根据相对运动的知识分析判断。
【解答】根据图片可知，如果背景板不动而孙悟空模型动，那么从甲到乙，需要孙悟空模型从右下到左上运动。而根据相对运动的原理可知，如果孙悟空模型不动而动背景板，那么背景板的移动方向与原来孙悟空的移动方向相反，即从右上向左下移动，故D正确，而A、B、C错误。
2.（2023·杭州模拟）2022年11月30日，神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱，费俊龙等3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　）
A．对接后，以飞船为参照物，核心舱是运动的
B．“太空会师”的画面是通过超声波传递过来的
C．航天员绕地球运行时，运动状态不断地在改变
D．费俊龙从地面进入空间站后质量变为零
【答案】C
【解析】（1）根据参照物的知识判断；
（2）根据电磁波的应用判断；
（3）运动状态的改变包括：静止变运动，运动变静止，速度大小改变或运动方向改变；
（4）质量是物质本身的一种属性，不随物体形状、状态、位置和温度的变化而变化。
【解答】A.对接后，以飞船为参照物．核心舱的位置保持不变，因此是静止的，故A错误；
B.“太空会师”的画面是通过电磁波传递过来的，故B错误；
C.航天员绕地球运行时，速度和方向不断改变，即运动状态不断地在改变，故C正确；
D.费俊龙从地面进入空间站后，虽然位置发生改变，但是质量不变，故D错误。
3．（2022·南湖模拟）图像分析是一种重要的学习方法。如图甲，为1N的物体A在水平地面上受到一个水平力F的作用，它的v-t图像如图乙所示。若t=3s时，物体A与水平地面间的摩擦力为20N，则t=6s时作用在物体A上的水平力F大小为（　　）
A．F=100N B．F=20N C．F<20N D．F>20N
【答案】D
【解析】根据乙图找到匀速直线运动的时间段，根据平衡力的知识计算物体受到的滑动摩擦力。再根据影响滑动摩擦力的因素确定t=6s时受到的摩擦力，最后根据力与运动的关系确定拉力和摩擦力大小关系即可。
【解答】当t=3s时，物体做匀速直线运动，物体A与水平地面间的滑动摩擦力为20N，则此时水平力F大小为20N。当t=6s时，物体做加速运动，水平力F大于物体A与水平地面间的滑动摩擦力，即F>20N。故选D。
4.（2024·嵊州模拟）“足球进校园”增强了青少年体质。下列情形主要说明力可以改变物体形状的是（）
A．静止在足球场上的足球被踢飞 B．草地上滚动的足球最终停下来
C．守门员双手抱住飞过来的足球 D．足球把足球场上的小草压弯了
【答案】D
【解析】力的作用效果包括改变物体的运动状态与形状。
【解答】A、 静止在足球场上的足球被踢飞属于改变了物体的运动状态，错误
B、 草地上滚动的足球最终停下来 属于改变了物体的运动状态，错误
C、 守门员双手抱住飞过来的足球 属于改变了物体的运动状态，错误
D、小草被压弯，形状改变，属于改变了物体的形状，正确
故答D
5.荡秋千是孩子们非常喜欢的游戏活动（如图一），图二为荡秋千的示意图，A、C分别是荡到前后时的最高点，下列分析正确的是（　　）
A．架秋千时必须选择牢固的绳子，如果在B点绳子断了，小孩将竖直下落坠地而受伤
B．小孩从A点到B点，速度增大，惯性增大
C．小孩在B点受到重力和绳子的拉力，二力平衡
D．在C点如果一切外力全部消失，小孩将保持静止
【答案】D
【解析】（1）根据惯性的知识分析；
（2）根据惯性的影响因素判断；
（3）根据二力平衡的条件判断；
（4）根据牛顿第一定律分析。
【解答】A.在B点时，小孩的运动方向水平向右。如果此时绳子断了，那么根据惯性的知识可知，此时它应该水平向右运动，故A错误；
B.小孩从A点到B点时，速度增大，但是质量不变，因此它的惯性大小不变，故B错误；
C.小孩在B点时重力小于绳子的拉力，二者不平衡，故C错误；
D.C点为右侧的最高点，此时重力势能最大，动能最小为零，即此时速度为零。如果此时外力全部消失，那么小孩将保持原来的静止状态，故D正确。故选D。
6．如图是某人表演的空手“吸”易拉罐魔术，下列有关叙述合理的是（　　）
A．该魔术表演成功的关键是尽可能挤出易拉罐和手之间的空气
B．该魔术表演成功的关键是手对易拉罐的摩擦力要大于易拉罐重力
C．易拉罐保持静止时，受到的重力和大气的压力是一对相互作用力
D．易拉罐保持静止时，易拉罐的重力和易拉罐对手的压力是一对平衡力
【答案】A
【解析】A.空手“吸”易拉罐魔术利用的是大气压；
B.根据摩擦力产生的条件分析解答；
C.相互作用力的条件：大小相等、方向相反、作用在两个物体上，作用在同一条直线上。
D.平衡力的条件：大小相等、方向相反、作用在同一个物体上，作用在同一条直线上。【解答】A.表演魔术时，尽可能挤出易拉罐和手之间的空气，易拉罐在大气压力的作用下被“吸”起，故A正确；
B.易拉罐保持静止时，易拉罐和手之间没有相对运动的趋势，手对易拉罐不存在摩擦力，故B错误；
C.易拉罐保持静止时，受到的重力和大气的压力是作用在同一个物体上的两个力，不是一对相互作用力，故C错误；
D.易拉罐保持静止时，易拉罐的重力和易拉罐对手的压力是作用在不同物体的两个力，不是一对平衡力，故D错误。
故选A。
7．（2024·平湖模拟） 如图所示，在同一水平面上，将两个表面粗糙程度相同、质量不同( 的长方体在人铁块P、Q按照甲、乙、丙、丁四种方式放置，分别在水平力F1、F2、F3和F4的作用下做匀速直线运动，则（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】物体受到滑动摩擦力的大小与接触面的粗糙程度及物体间的压力有关；在接触面的粗糙程度相同时，压力越大，则物体受到的滑动摩擦力越大；根据二力平衡条件分析推力的大小。
【解答】滑动摩擦力的大小跟压力大小和接触面的粗糙程度有关；
A.甲、丙两图中，接触面的粗糙程度相同、物体的质量不同，且mP＜mQ+mp，则由F=G=mg可知，丙图中物体对接触面的压力较大，所以物体受到摩擦力的关系为f甲＜f丙，因物体在水平面上做匀速直线运动，则推力等于摩擦力，所以F1＜F3，故A错误；
BD.丙、丁两图中，压力大小和接触面的粗糙程度均不变，改变了接触面积的大小，但摩擦力大小不变，且物体做匀速直线运动，所以推力大小不变，即F3=F4，故B正确，D错误；
C.甲、乙、丙图中，接触面的粗糙程度相同、物体的质量不同，且mP+Q=mQ+mp，则由F=G=mg可知，P、Q分别对地面的压力之和要等于P和Q一起对地面的压力，所以物体受到摩擦力的关系为f甲+f乙=f丙，因物体在水平面上做匀速直线运动，则推力等于摩擦力，所以F1+F2=F3，故C错误。故选B。
8．（2022·南湖模拟）图像分析是一种重要的学习方法。如图甲，为1N的物体A在水平地面上受到一个水平力F的作用，它的v-t图像如图乙所示。若t=3s时，物体A与水平地面间的摩擦力为20N，则t=6s时作用在物体A上的水平力F大小为（　　）
A．F=100N B．F=20N C．F<20N D．F>20N
【答案】D
【解析】根据乙图找到匀速直线运动的时间段，根据平衡力的知识计算物体受到的滑动摩擦力。再根据影响滑动摩擦力的因素确定t=6s时受到的摩擦力，最后根据力与运动的关系确定拉力和摩擦力大小关系即可。
【解答】当t=3s时，物体做匀速直线运动，物体A与水平地面间的滑动摩擦力为20N，则此时水平力F大小为20N。当t=6s时，物体做加速运动，水平力F大于物体A与水平地面间的滑动摩擦力，即F>20N。故选D。
二、填空
9.（2023·舟山）小舟和小嘉在绿道上快走，若小舟和小嘉的速度分别为1.5米/秒和2米/秒，以小舟为参照物，小嘉是　 　 (选填“运动”或“静止”)的。小舟的前脚跟刚着地时(如图)，它受到摩擦力的方向是　 　 (选填“向前”或“向后")。
【答案】运动；向后
【解析】参照物指在描述物体的运动时，选取的标准物体，假设为相对静止的物体；摩擦力方向与相对运动方向相反。
【解答】小舟的速度小于小嘉，故以小舟为参照物，小嘉是运动的；
前脚跟刚着地时 ，前脚相对于地面的运动方向为向前，故摩擦力方向向后。
10.（2024·平湖模拟）如图水平桌面上有一弧形弯道。小钢球从A端滚入，若保持速度大小不变，从B端离开，若它离开B的瞬间，所有外力都消失，小钢球会沿着　 　(选填“a”、 “b” “c”或“d”) 方向运动。
【答案】b
【解析】物体的平衡态包括：静止或匀速直线运动；
由牛顿第一定律可知，若它离开B的瞬间，所有外力都消失，小钢球将沿着曲线的切线方向做匀速直线运动。
【解答】在AB段运动时，物体做曲线运动，速度的方向时刻变化，其状态不断改变，故受力不平衡；
若它离开B的瞬间，所有外力都消失，由牛顿第一定律可知，小钢球将沿着曲线的切线方向即b方向做匀速直线运动。
11.（2023·绍兴）学习了弹簧秤的使用后，小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)：
（1）小敏将弹簧秤挂钩连在墙上，在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲)，此时弹簧秤的读数为　 　牛。
（2）小敏取下弹簧秤，连接在两个相同木块之间(图乙)，用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数　 　 (选填”>“、”=“或”<“) 图甲中的读数，木块A所受到的摩擦力为　 　牛。
【答案】（1）10 （2）<；5
【解析】（1）对测力计进行受力分析，根据二力平衡的知识计算测力计的示数；
（2）首先根据二力平衡的知识计算出两个物体受到的滑动摩擦力大小，再根据滑动摩擦力与压力大小的关系计算B受到滑动摩擦力的大小。接下来与B进行受力分析，再次利用二力平衡的知识计算出测力计的示数即可。
【解答】（1）根据甲图可知，弹簧测力计处于静止状态，则它受到的向左的拉力与墙壁对它向右的拉力相互平衡，即墙壁对它向右的拉力F=10N。而测力计的示数等于挂钩上受到的拉力，即等于墙壁对它的拉力10N。
（2）根据乙图可知，AB两个物体在水平面上做匀速直线运动，那么它们受到的滑动摩擦力与拉力相互平衡，即f总=F=10N。
A、B两个木块完全相同，则滑动摩擦力与压力成正比；
那么A、B两个物体受到的滑动摩擦力都等于总摩擦力的一半，
即fA=fB=5N；
木块B受到测力计的拉力和摩擦力相互平衡，即测力计的示数等于它受到的摩擦力5N；
因此此时测力计的示数小于图甲中的示数。
12．（2023·金华）小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央，桌子始终保持静止；小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动，纸箱在桌面上没有发生滑动，如图乙所示。完成下列问题：
（1）图甲中地面对桌子的摩擦力方向是　 　；
（2）图乙中纸箱受到的摩擦力大小是　 　牛。
【答案】（1）水平向左 （2）0
【解析】（1）摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反；
（2）摩擦力产生的条件：①相互接触；②存在压力；②做相对运动或有相对运动的趋势。【解答】（1）根据图甲可知，当纸箱受到水平向右的推力时，它在桌面上水平向右运动，那么它受到桌子的摩擦力水平向左。而纸箱对桌子的摩擦力与桌子对纸箱的摩擦力为一对相互作用力，二者大小相等，方向相反，即纸箱对桌面的摩擦力水平向右。
纸箱对地面的摩擦力水平向右，则桌子有向右运动的趋势，而地面对它摩擦力的方向与相对运动的方向相反，即地面对桌子的摩擦力水平向左。
（2）在图乙中，桌子沿水平方向匀速移动，而纸箱没有发生相对滑动，即二者之间保持相对静止，因此二者之间摩擦力为0N。
13．（2023·杭州）用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板A放在水平地面上，木块B放置在水平的木板A上，细绳跨过定滑轮，一端与木块B相连，另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连，且细绳的ab段保持竖直，cd段保持水平。（木板A足够长，不计细绳重力和滑轮摩擦）
（1）用水平向右的拉力F拉动木板A向右运动，待木块B静止后，弹簧测力计示数为3N，此时木块B受到的摩擦力大小为　 　N。接着将拉力F增大一倍，木块B受到的摩擦力　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）；
（2）撤去水平拉力F后，当木板A和木块B都静止时，弹簧测力计示数仍为3N，此时木板A受到地面施加的摩擦力方向为水平　 　（选填“向右”或“向左”）。
【答案】（1）3；不变（2）向右
【解析】（1）对B进行受力分析，根据二力平衡的知识计算B受到的摩擦力。根据影响滑动摩擦力的因素分析即可。
（2）对A进行受力分析，根据二力平衡的知识分析地面对A摩擦力的方向。
【解答】（1）木块B保持静止状态，它受到测力计的拉力与摩擦力相互平衡，即二者大小相等，那么f=F=3N。
当拉力F增大一倍时，木块B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，因此它受到的明摩擦力不变。
（2）当A保持静止时，那么地面对A的摩擦力肯定与B的摩擦力相互平衡，即二者大小相等，方向相反。它受到B的摩擦力向左，因此它受到地面的摩擦力向右。
14.（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能　 　。
【答案】（1）不（2）增大；先增大后减小
【解析】（1）注意分析机械能是否转换为弹性绳的弹性势能即可；
（2）物体的弹性势能与它发生弹性形变的程度大小有关。根据力与运动的关系分析运动员的速度改变，从而确定动能的变化。
【解答】（1）从O点到A点的过程中，弹性绳没有被拉长，则这个过程中运动员的机械能没有转换为弹性势能，因此机械能不变。
（2）A点时绳子等于原长，A点后，运动员开始受到向上的弹力，但是弹力小于重力，即合力向下，此时向下做加速运动。随着弹力的增大，当到达B点弹力和重力相等时，合力为零，此时加速停止，即此时速度最大。从B到C，弹力大于重力，合力向上，运动员做减速运动，因此整个过程运动员的速度先增大后减小，则动能先增大后减小。
三、解答
15．（2023·宁波）在“观察物体间力的作用”活动中，小宁进行如下实验。
（1）【实验1】如图甲所示，将两个量程相同的弹簧测力计A、B放在水平位置，抽动刻度板调整指针零位；把它们的挂钩勾在一起，用手分别拉住测力计的圆环，水平向外拉。当测力计A示数分别为1.0N、2.0N、3.0N时，读取测力计B的示数。实验数据如下表：
小宁分析实验数据，得到结论；物体间的作用力与反作用力大小　 　。
老师告诉小宁，从本实验得出的正确结论具有普适性。
（2）【实验2】将两个测力计A、B竖直悬挂、调零，如图乙所示：把它们的挂钩勾在一起后悬挂起来，竖直向下拉测力计B的圆环，如图丙所示。
小宁发现：当测力计A的示数为2.0N时，测力计B的示数为1.8N，此时，测力计A对B的拉力大小为多少？为什么？
【答案】（1）相等（2）2.0N
测力计A的示数为2.0N，说明测力计B对A的拉力大小为2.0N，由于物体间作用力与反作用力大小相等，所以测力计A对B的拉力大小为2.0N。
【解析】（1）测力计的示数等于挂钩上受到的拉力，则A的示数是B测力计对A的拉力，而B示数是A对B的拉力大小。二者为一对相互作用力，根据表格数据分析二者力的大小即可。
（2）根据作用力和反作用力的规律分析解答。
【解答】（1）根据表格可知，在每次实验中，A、B两个测力计的示数都相等，那么得到：物体间的作用力与反作用力大小相等。
（2）当测力计A的示数为2.0N时，测力计B的示数为1.8N，此时，测力计A对B的拉力为2.0N，理由是：测力计A的示数为2.0N，说明测力计B对A的拉力大小为2.0N，由于物体间作用力与反作用力大小相等，所以测力计A对B的拉力大小为2.0N。
16.（2022·丽水）为更精确地测量木块的滑动摩擦力，小丽引入拉力传感器并设计了如图甲的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放，拉动木板发现传感器示数不稳定，同时观察到实验中木块总有些摆动，获得数据如图乙。是什么引起子木块的摆动，进而引起摩擦力测量值的不稳定 小丽继续实验，将同一木块侧放，重复实验，获得数据如图丙。
（1）实验中测最滑动摩擦力时，木板　 　匀速直线拉动（填“需要”或“不需要）。
（2）分析图乙，第1秒末，木块所受摩擦力为　 　。
（3）继续实验环节基于的假设是　 　。
（4）小丽认为，本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关。小科认为不正确，并从实验中找出了说服小丽的证据　 　。
【答案】（1）不需要 （2）1N
（3）接触面积不同会引起木块摆动程度不同，进而引起滑动摩擦力测量值不稳定
（4）比较乙、丙数据可知，两次实验申滑动摩擦力大小平均值基本相同。接触面积大小影响的是滑动摩擦力稳定性，而非滑动摩擦力大小
【解析】（1）根据滑动摩擦力的影响因素分析解答；
（2）根据图乙，利用二力平衡的知识计算出木块受到滑动摩擦力的大小，再根据影响滑动摩擦力的因素确定1s末的摩擦力大小。
（3）分析实验操作中变化的因素即可；
（4）将乙和丙进行比较即可。
【解答】（1）滑动摩擦力的大小只与木块对木板的压力和接触面的粗糙程度有关，与二者之间的运动速度无关，则：实验中测最滑动摩擦力时，木板不需要做匀速直线拉动。
（2）根据图乙可知，当木板开始运动后，拉力传感器的示数在1N左右变化。根据二力平衡的知识可知，木块受到的摩擦力f=1N。1s末时木板已经开始移动，由于压力和接触面的粗糙程度不变，因此木块受到的摩擦力不变，还是1N。
（3）根据“将同一木块侧放”可知，木块与木板的接触面积发生改变，则继续实验环节基于的假设为：接触面积不同会引起木块摆动程度不同，进而引起滑动摩擦力测量值不稳定。
（4）小丽认为，本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关。小科认为不正确，说服小丽的证据为：比较乙、丙数据可知，两次实验申滑动摩擦力大小平均值基本相同。接触面积大小影响的是滑动摩擦力稳定性，而非滑动摩擦力大小。
17.（2022·衢州）小明观看北京冬奥会滑雪比赛时，突发奇想：如果运动员从斜坡滑道上自由滑下，怎样才能滑得更远呢？于是用如图所示的装置探究“小车从斜面上滑下时，在水平面上滑行的最大距离跟小车的下滑高度、小车总质量、水平面粗糙程度是否有关”。实验结果如下表：
实验次数 小车下滑高度/cm 水平面材料 车上钩码个数 小车在水平面上骨行的最大距离/cm
1 3 木板 1 50
2 3 木板 2 50
3 3 木板 3 50
4 6 木板 3 100
5 6 棉布 3 60
6 6 毛巾 3 30
（1）每次实验中，都应让小车从相应高度由　 　状态开始沿斜面下滑。
（2）分析1、2、3三组实验数据，得出的结论是：　 　。（3）小明根据上述第3、4两次实验得出结论：当小车总质量和水平面粗糙程度相同时，小车在水平面上滑行的最大距离与小车下滑高度成正比。小明这样就得出结论不合理，请你对其实验提出改进建议：　 　。
【答案】（1）静止
（2）小车在水平面上滑行的最大距离与小车总质量无关。
（3）保持水平面材料和车上钩码个数与第3、4次实验相同，多次改变小车下滑高度，进行实验。
【解析】（1）小车到达水平面时的速度与它在斜面上的高度有关，还与开始下滑时的初速度有关。为了排除初速度对小车运动的影响，必须控制小车从斜面上静止状态开始下滑。
（2）当小车的质量发生改变时，如果小车的滑行距离也不同，那么二者存在关系；否则，二者之间没有关系。
（3）在科学探究中，往往需要多次进行实验，从而收集多组数据，这样得到的结论会更加客观，具有普遍意义。
【解答】（1）每次实验中，都应让小车从相应高度由静止状态开始沿斜面下滑。
（2）分析实验1、2、3可知，当小车上钩码个数增大时，小车的质量增大，但是小车在水平面上滑行的距离不变，那么得到结论：小车在水平面上滑行的最大距离与小车总质量无关。
（3）小明根据上述第3、4两次实验得出结论：当小车总质量和水平面粗糙程度相同时，小车在水平面上滑行的最大距离与小车下滑高度成正比。小明这样就得出结论不合理，提出改进建议：保持水平面材料和车上钩码个数与第3、4次实验相同，多次改变小车下滑高度，进行实验。
18．（2024·龙湾模拟）某实验小组用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，木块挂在测力计下，其右侧面与竖直传送带接触，装置左侧有可旋转的螺杆对其施加不同的压力，启动电动机使传送带转动，通过测力计的读数即可计算出木块所受的摩擦力。部分实验数据如表：
实验次数 木块重力（N） 螺杆旋转的圈数（圈） 测力计示数（N） 摩擦力（N）
1 0.60 1 0.70 0.10
2 0.60 2 0.82 0.22
3 0.60 3 0.95 0.35
4 1.20 1 1.30 0.10
5 1.80 1 1.90 0.10
（1）该实验通过　 　来改变木块与传送带之间压力的大小。
（2）分析表格数据，可以得出的结论是　 　。
（3）小龙推测在实验过程中传送带转动的方向为逆时针。请结合装置图和表格数据，解释小龙作出这一推测的理由　 　。
【答案】（1）螺杆旋转的圈数
（2）当接触面粗糙程度相同时，压力越大，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力大小和重力无关
（3）拉力大于重力，说明木块所受滑动摩擦力的方向竖直向下，木块相对传送带向上运动。因此传送带逆时针转动
【解析】（1）根据图片可知，螺杆旋转的圈数越多，则螺杆对木块的压力越大；
（2）根据表格数据分析滑动摩擦力的大小与压力和重力大小的关系即可；
（3）比较测力计的示数和木块重力大小，从而确定木块受到滑动摩擦力的方向，再根据摩擦力与相对运动的方向相反确定传送带的转动方向。
【解答】（1）该实验通过螺杆旋转的圈数来改变木块与传送带之间压力的大小。
（2）根据实验1、2、3可知，当木块重力不变时，受到的压力越大，产生的摩擦力越大，即滑动摩擦力大小与压力大小有关；
根据实验1、4、5可知，当压力相同时，木块重力越大，而摩擦力不变，那么说明滑动摩擦力大小与重力无关。
（3）小龙推测在实验过程中传送带转动的方向为逆时针。小龙作出这一推测的理由：拉力大于重力，说明木块所受滑动摩擦力的方向竖直向下，木块相对传送带向上运动。因此传送带逆时针转动。
19．（2022·温州模拟）学校项目化小组要制作一艘 “化学船”，其部分评价量表如下表所示。小温设计了如图模型，该模型的原理是：漏斗流下的液体A与塑料罐里的物质B反应，产生大量的气体。气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。
“化学船”模型评价表（节选）
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一 船体稳定 船体略有倾斜，但不影响行驶 ▲
指标二 航行速度可调 航行速度不可调 不能行驶
（1）将量表中“指标一”的待改进内容补充完整： 　 　。
（2）气体从尾部玻璃管喷出，使船获得向前的动力，这说明了　 　。
（3）在制作“化学船”时，有以下几种器材和药品可供选择。
器材：长颈漏斗、分液漏斗
药品：稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、大理石
为使得该作品的指标二到达优秀，你会选择哪些器材和药品，请简要说明理由：　 　。
【答案】（1）船体倾斜严重，影响行驶/船体倾斜严重，会侧翻
（2）力的作用是相互的或力能改变物体的运动状态
（3）选用分液漏斗，稀盐酸和大理石。分液漏斗可控制液体滴入的速度，控制船行驶的速度。稀盐酸和大理石反应产生气体，使船获得动力
【解析】（1）根据评价表已有的评价指标可见，评价指标主要是两个个方面：船体是否稳定，航行速度是否可调。所以待改进的指标一参照前两项描述。
（2）因为船体是通过喷气获得动力，所以利用了力的相互作用以及力能改变物体的运动状态。
（3）因为通过喷气获得动力，又要调节速度，所以药品选用稀盐酸和大理石，器材选用分液漏斗。【解答】（1）良好的指标是“船体略有倾斜，但不影响行驶”，那么待改进的指标应该比这个状态更严重，所以答案为：船体倾斜严重，影响行驶/船体倾斜严重，会侧翻。
（2）当气体从尾部玻璃管喷出时，使船获得向前的动力，所以答案为：力的作用是相互的或力能改变物体的运动状态。
（3）分液漏斗可调节滴入盐酸的速度，从而控制产生气体的速度以调节船体的航行速度；稀盐酸和大理石能持续反应产生二氧化碳气体，稀硫酸和大理石反应后产生硫酸钙微溶会覆盖在大理石表面，使反应不能持续进行。所以答案为： 选用分液漏斗，稀盐酸和大理石。分液漏斗可控制液体滴入的速度，控制船行驶的速度。稀盐酸和大理石反应产生气体，使船获得动力 。
20．（2023·丽水）科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
[项目任务]自制测力计并用于测量力的大小，
[项目准备]提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。
[评价量规]在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表中为部分评价指标。
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 多种方式调零 只能移动指针调零 不能调零
精确度 达到0.1牛 达到0.2牛 大于0.2牛
（1）[项目制作]选择材料时，弹簧比橡皮筋更合适。理由是一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成　 　关系，便于标注均匀刻度；
（2）选用图乙中b弹簧制作测力计，确定“0”和“2牛”刻度后．两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为 　牛，小组同学用制好的弹簧侧力计称量身边小物件的重力；
（3）[项目评价]自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计利量水平拉力，应先将测力计水平放置，弹簧处于自由状态，指针调整到　 　刻度位置，方可进行测量：
（4）实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数几乎没有变化，为使“精确度"指标表现更优秀，需选取图乙中　 　弹簧取代b弹簧制作测力计(填“a"或“c")．
【答案】（1）正比
（2）0.2
（3）0
（4）a
【解析】物体发生形变后，会对外界物体施加由于恢复形变而产生的力称为弹力，弹力的大小与其形变量成正比，即胡克定律。
【解答】（1）由图乙可知 一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力正比关系，便于标注均匀刻度；
（2）最小刻度=；
（3）此操作的目的，避免自身重力的影响，故此时指针为0刻度处；
（4）由图乙可知，当拉力相同时，a的弹簧形变量大，故选a弹簧取代b弹簧制作测力计 ；
故答案为：（1）正比；（2）0.2；（3）0；（4）a
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专题03 力和运动分析方法辨析
【课程标准】
1、运动的描述与参照物
①描述参照物的概念；②知道运动和静止是相对的
2、速度
①描述匀速直线运动； ②知道速度的概念；
③知道速度的单位； ④应用速度公式进行简单的计算
3、力
①概述力是物体对物体的作用 ②知道力的单位 ③表述力的作用效果
④说明重力的概念 ⑤知道重力的方向 ⑥应用公式G=mg进行有关计算
⑦说明摩擦力的概念 ⑧说明增大摩擦力和减小摩擦的方法
⑨知道弹力的概念 ⑩应用力的知识解释相关现象
4、力的测量及图示
①用弹簧测力计测量力的大小；②描述力的三要素；③能用力的示意图表示力的三要素
5、二力平衡
①概述二力平衡的概念；②说明二力平衡的条件；③应用二力平衡条件解释有关现象
④根据物体的受力情况，解释物体运动变化的原因
6、牛顿第一定律
①描述牛顿第一定律的内容；②概述惯性的概念；③用惯性解释有关常见现象
【学业要求】
①应用速度公式进行简单的计算。 ②应用公式G=mg进行有关计算
③应用力的知识解释相关现象。 ④能用力的示意图表示力的三要素
⑤根据物体的受力情况，解释物体运动变化的原因
⑥认识物体浮沉条件 ⑦用惯性解释有关常见现象
【命题重点】力和运动掌握力的作用效果，力的三要素，各种常见的力，尤其是摩擦力的应用，力的运动有平衡与不平衡，不受外力时静止或匀速直线运动。型较分散:选择、填空、实验、计算都会出现。
【方法要点】力与运动的习题首先要判断运动状态，通常是平衡，运用受力分析得出力的大小与方向，因此必须要画图。
考点1：运动和静止的判断
考点解读：运动和静止是相对于参照物而言的，如果被研究物体相对于参照物的位置没有发生变化，就说明被研究物体相对于参照物是静止的，如果相对于参照物位置发生变化，则被研究物体相对于参照物是运动的。
例1：（2023·绍兴）2023年5月10日，搭载天舟六号货运飞船的运载火箭成功发射，进入轨道后天舟六号与我国空间站完成对接形成组合体。下列说法正确的是（　　）
A．加速升空时，天舟六号机械能不变
B．进入轨道后，天舟六号的惯性消失
C．对接靠近时，以”天和”舱为参照物，天舟六号是静止的
D．对接成功后，组合体绕地运行过程中运动状态发生改变
考点2：根据图象判断物体运动情况
考点解读：图象法是初中科学中常用的一种科学方法，常用于描述某个因变量与自变量的关系。在机械运动中常出现的是：路程与时间的关系、速度与时间的关系的图象题。
例2：甲、乙两物体同时由同一位置开始在水平面上向东运动，它们的s-t图像如图所示。
（1）5秒时，以物体甲为参照物，物体乙的运动方向是　 　(选填“向东"或“向西”)。（2）物体甲的速度为　 　米/秒。
（3）运动2秒，两物体相距　 　米。
考点3：理解力的概念
考点解读：力是物体对物体的作用简称牛，单位是牛顿，简称牛，用N表示。力的作用是相互的，即一个物体对另一个的物体施力时，也同时受到后者对它的作用力。物体之间接触不一定有力的作用，不接触可能有力的作用。力能改变物体的形状，也能改变物体的运动状态。常见的力有弹力、重力和摩擦力。
例3：2022年北京冬季奥运会落下帷幕，冬奥会上的一些体育项目引起了很多人的兴趣，比如冰壶。冰壶被大家喻为冰上的”国际象棋”，它考验参与者的体能与脑力。技艺高超的冰壶队员，可以控制冰壶的位置和路线，进行精确的碰撞和定位。冰壶在光滑的冰面上可以走直线也可以走曲线，主要有两个方面的原因：一是发球手可以通过冰壶的旋转等控制其运动轨迹；二是运动员可以用冰刷刷冰面，以改变冰壶与冰面的摩擦力，进而调整方向。
（1）发球手用力推冰壶，冰壶由静止开始运动，说明　 　。
（2）选手不断擦冰的目的是　 　摩擦力。
考点4：探究影响摩擦力大小的因素
考点解读：滑动摩擦力的大小与物体的接触面积和物体匀速运动速度的大小无关。摩擦力的大小跟接触面所受的压力大小有关，接触面受到的压力越大，滑动摩擦力越大；摩擦力的大小还跟接触面的粗糙程度有关，接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。探究滑动摩擦力与压力大小的关系时，需保持接触面粗糙程度不变，只改变压力的大小。探究滑动摩擦力与接触面的粗糙程度的关系时，需控制压力的大小不变，只改变接触面的粗糙程度。
例4：某兴趣小组的同学们在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关时，用同一木块分别做了如图所示的甲、乙、丙三次实验。
（1）甲、乙、丙三次实验中以相同速度沿水平方向匀速拉动木块，根据二力平衡知识，弹簧测力计对木块的拉力大小　 　（填“大于”“小于”或“等于”）滑动摩擦力的大小。
（2）通过对比甲、乙两次实验可知，其他条件相同时，压力越大，滑动摩擦力越　 　。
（3）通过对比　 　两次实验可知，其他条件相同时，接触面越　 　（填“粗糙”或“光滑”），滑动摩擦力越大。
（4）同学们在小组交流讨论时发现，在实验中很难使木块做匀速直线运动，于是小伟设计了如图丁所示的实验装置，该装置的优点是　 　（填“需要”或“不需要”）长木板做匀速直线运动。
考点5：增大和减小摩擦力的方法
考点解读：摩擦力大小的影响因素：压力的大小和接触面粗糙程度，增大摩擦力的方法：增大压力，增大接触面的粗糙程度。减小摩擦力的方法：减小压力，减小接触面的粗糙程度，使接触面脱离，用滚动代替滑动。
例5：（2022·丽水）如图是2022年北京冬奥会冰壶项目比赛场最。冰壶投出后，同队队员在冰壶的前方擦刷冰面，形成水膜，使冰壶沿预设轨迹运动。下列说法正确的是（　　）
A．擦刷冰面是为了增大摩擦
B．冰面上的水膜是液化形成的
C．冰壶离手后仍能前行是由于受到惯性的作用
D．冰壶最终停止是因为力能改变物体的运动状态
考点6：能正确区别平衡力和相互作用力
考点解读：二力平衡的条件：作用在同一物体上；大小相等；方向相反；作用在同一直线上。相互作用力的条件：作用在不同的物体上；大小相等；方向相反；作用在同一直线上。因此在判断平衡力和相互作用力时，主要还是判断这两个力是作用在几个物体上。
例6：（2023·丽水）2023年5月20日，丽水“山水诗路浆板赛"开赛。比赛时人在板上用力划桨，板船快速前行。下列说法正确的是（　　）
A．以岸边的树木为参照物行进中的板船是运动的
B．桨对水的作用力和水对桨的作用力是一对平衡力
C．划桨时板船会前进说明力是维持物体运动的原因
D．停止划桨后板船仍能前进是由于受到惯性的作用
考点7：牛顿第一定律
考点解读：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，通过推理概括出来的。
例7：（2023·杭州）小金用脚将足球踢出，足球在地面上运动了一段距离后停下。下列分析错误的是（　　）
A．踢球时脚也受到球的作用力，是因为力的作用是相互的
B．球离脚后能在地面上继续运动，是因为球具有惯性
C．球运动越来越慢最后停下来，是因为球受到阻力的作用
D．球在运动过程中，如果一切外力突然消失，球将立即静止
考点8：惯性
考点解读：物体保持运动状态不变的特性叫做惯性。惯性是物质的一种属性，与物体是否运动、运动速度的大小、是否受力、受力的大小均无关。惯性的大小取决于质量。一切物体都具有惯性，惯性不是力，在应用惯性解释有关常见现象时，不能说物体受到惯性的作用，只能说物体由于惯性。
例8：（2023·衢州）小科发现汽车启动时，车内挂件总是向后摆动，而汽车刹车时，挂件又总是向前摆动。这是为什么呢？于是他用乒乓球、实心铁球（体积与乒乓球相同）、带轮子的透明有盖容器、细线、水等在水平地面上进行研究。
（1）如图甲，将一个乒乓球用细线悬挂在容器的盖上，推动容器向右运动的瞬间，可观察到乒乓球向　 　摆动。这是因为向右推动容器时，细线上端和容器一起向右运动，由于乒乓球具有惯性，仍保持原有的静止状态，于是观察到乒乓球摆动。
老师给出另一种解释：乒乓球与等体积的空气相比，乒乓球的质量大，惯性也大，所以乒乓球比空气更容易保持原有的运动状态。在容器被推动的瞬间，空气随容器一起运动，而乒乓球仍在原来位置，于是观察到乒乓球摆动。
（2）小科将实心铁球也用等长的细线悬挂在容器的盖上，继续实验。向左推动容器的瞬间，观察到两球摆动方向相同（如图乙），但细线偏离竖直方向的最大角度不同，且最大角度α　 　β（选填“大于”或“小于”）。
（3）如图丙，将细线一端系住乒乓球，另一端固定在容器底部，铁球用另一等长细线悬挂在盖上，往容器中注满水，并盖上盖子。请你在答题纸相应位置上画出向左推动容器的瞬间，两球在容器中的大致位置，两球这样的摆动，则可说明质量大的物体惯性大。
考点9：探究二力平衡条件
考点解读：二力平衡的条件：同时作用在一个物体上的两个力，大小相等，方向相反，并且作用在同一条直线上。①探究平衡的两个力是否在同一直线上，必须保持研究物两端所受力相同，扭转研究物的角度，判断物体是否处于平衡状态。②探究平衡的两个力是否大小相同，必须保持两个力在同一直线上，且两端托盘里的砝码质量不相等或两端钩码的数目不相同，判断物体是否处于平衡状态。
例9：（2020·台州）为研究作用在物体上的两个力满足什么条件时，才能使物体处于平衡状态，进行如下实验。
（1）选用轻薄塑料片作为图甲实验研究对象的原因是________。
（2）将图甲中静止的研究对象转到虚线位置，松手后发现研究对象发生转动。据此可以得出结论：作用在物体上的两个力需要满足的条件是________，物体才处于静止状态。
（3）如图乙，若启动电动机继续进行研究：当弹簧测力计示数与物体重力大小相等时、观察物体的运动状态；当弹簧测力计示数与物体重力大小不相等时，再观察物体的运动状态。继续这项研究的目的是________。
考点10：力和运动的关系
考点解读：力和运动的关系表现：(1)物体不受力，物体的运动状态保持不变；(2)物体受到平衡力的作用，物体的运动状态保持不变；(3)物体受到非平衡力的作用，物体的运动状态将改变。在具体的实际应用中，学生出错的原因是没有真正理解力和运动的关系。
例10：（2022·宁波）“美好的一天，从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上，行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱(含箱内物体)受到的重力G如图乙所示，则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中F1、F2你的判断是（　　）
A．F1可能，F2不可能 B．F1不可能，F2可能
C．F1和F2都可能 D．F1和F2都不可能
一、选择题
1.（2023·宁波）如图是模拟孙悟空“腾云驾雾”的拍摄装置，该装置主要由“孙悟空”模型和“蓝天白云”背景板组成。为了让孙悟空从背景板的甲处移到乙处，一般有两种方式：第一种是背景板相对于地面静止，移动孙悟空；第二种方式是孙悟空相对于地面静止，移动背景板。如果采用第二种方式，背景板按下列方向移动可以实现的是（　　）
A． B． C． D．
2.（2023·杭州模拟）2022年11月30日，神舟十五号载人飞船成功对接于空间站天和核心舱，费俊龙等3名航天员顺利进驻中国空间站，两个航天员乘组首次实现“太空会师”。下列说法正确的是（　　）
A．对接后，以飞船为参照物，核心舱是运动的
B．“太空会师”的画面是通过超声波传递过来的
C．航天员绕地球运行时，运动状态不断地在改变
D．费俊龙从地面进入空间站后质量变为零
3．（2022·南湖模拟）图像分析是一种重要的学习方法。如图甲，为1N的物体A在水平地面上受到一个水平力F的作用，它的v-t图像如图乙所示。若t=3s时，物体A与水平地面间的摩擦力为20N，则t=6s时作用在物体A上的水平力F大小为（　　）
A．F=100N B．F=20N C．F<20N D．F>20N
4.（2024·嵊州模拟）“足球进校园”增强了青少年体质。下列情形主要说明力可以改变物体形状的是（）
A．静止在足球场上的足球被踢飞 B．草地上滚动的足球最终停下来
C．守门员双手抱住飞过来的足球 D．足球把足球场上的小草压弯了
5.荡秋千是孩子们非常喜欢的游戏活动（如图一），图二为荡秋千的示意图，A、C分别是荡到前后时的最高点，下列分析正确的是（　　）
A．架秋千时必须选择牢固的绳子，如果在B点绳子断了，小孩将竖直下落坠地而受伤
B．小孩从A点到B点，速度增大，惯性增大
C．小孩在B点受到重力和绳子的拉力，二力平衡
D．在C点如果一切外力全部消失，小孩将保持静止
6．如图是某人表演的空手“吸”易拉罐魔术，下列有关叙述合理的是（　　）
A．该魔术表演成功的关键是尽可能挤出易拉罐和手之间的空气
B．该魔术表演成功的关键是手对易拉罐的摩擦力要大于易拉罐重力
C．易拉罐保持静止时，受到的重力和大气的压力是一对相互作用力
D．易拉罐保持静止时，易拉罐的重力和易拉罐对手的压力是一对平衡力
7．（2024·平湖模拟） 如图所示，在同一水平面上，将两个表面粗糙程度相同、质量不同( 的长方体在人铁块P、Q按照甲、乙、丙、丁四种方式放置，分别在水平力F1、F2、F3和F4的作用下做匀速直线运动，则（　　）
A． B． C． D．
8．（2022·南湖模拟）图像分析是一种重要的学习方法。如图甲，为1N的物体A在水平地面上受到一个水平力F的作用，它的v-t图像如图乙所示。若t=3s时，物体A与水平地面间的摩擦力为20N，则t=6s时作用在物体A上的水平力F大小为（　　）
A．F=100N B．F=20N C．F<20N D．F>20N
二、填空
9.（2023·舟山）小舟和小嘉在绿道上快走，若小舟和小嘉的速度分别为1.5米/秒和2米/秒，以小舟为参照物，小嘉是　 　 (选填“运动”或“静止”)的。小舟的前脚跟刚着地时(如图)，它受到摩擦力的方向是　 　 (选填“向前”或“向后")。
10.（2024·平湖模拟）如图水平桌面上有一弧形弯道。小钢球从A端滚入，若保持速度大小不变，从B端离开，若它离开B的瞬间，所有外力都消失，小钢球会沿着　 　(选填“a”、 “b” “c”或“d”) 方向运动。
11.（2023·绍兴）学习了弹簧秤的使用后，小敏完成了下列实验(弹簧秤重力不计)：
（1）小敏将弹簧秤挂钩连在墙上，在拉环处施加水平向左10牛的力使弹簧秤水平静止(图甲)，此时弹簧秤的读数为　 　牛。
（2）小敏取下弹簧秤，连接在两个相同木块之间(图乙)，用水平向左10牛的力使整体一起做匀速直线运动。此时弹簧秤的读数　 　 (选填”>“、”=“或”<“) 图甲中的读数，木块A所受到的摩擦力为　 　牛。
12．（2023·金华）小金用20N的水平推力把图甲中纸箱匀速推往桌面中央，桌子始终保持静止；小金再用120N的水平推力将桌子沿水平方向匀速推动，纸箱在桌面上没有发生滑动，如图乙所示。完成下列问题：
（1）图甲中地面对桌子的摩擦力方向是　 　；
（2）图乙中纸箱受到的摩擦力大小是　 　牛。
13．（2023·杭州）用如图所示的实验装置可以方便测量物体相对运动时摩擦力的大小。木板A放在水平地面上，木块B放置在水平的木板A上，细绳跨过定滑轮，一端与木块B相连，另一端与上端固定的弹簧测力计的秤钩相连，且细绳的ab段保持竖直，cd段保持水平。（木板A足够长，不计细绳重力和滑轮摩擦）
（1）用水平向右的拉力F拉动木板A向右运动，待木块B静止后，弹簧测力计示数为3N，此时木块B受到的摩擦力大小为　 　N。接着将拉力F增大一倍，木块B受到的摩擦力　 　（选填“增大”“减小”或“不变”）；
（2）撤去水平拉力F后，当木板A和木块B都静止时，弹簧测力计示数仍为3N，此时木板A受到地面施加的摩擦力方向为水平　 　（选填“向右”或“向左”）。
14.（2022·杭州）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自弹性绳重不计)
（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”)。
（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能　 　（选填“增大”、“减小”、“不变”或“先增大后减小”，下同)：运动员的动能　 　。
三、解答
15．（2023·宁波）在“观察物体间力的作用”活动中，小宁进行如下实验。
（1）【实验1】如图甲所示，将两个量程相同的弹簧测力计A、B放在水平位置，抽动刻度板调整指针零位；把它们的挂钩勾在一起，用手分别拉住测力计的圆环，水平向外拉。当测力计A示数分别为1.0N、2.0N、3.0N时，读取测力计B的示数。实验数据如下表：
小宁分析实验数据，得到结论；物体间的作用力与反作用力大小　 　。
老师告诉小宁，从本实验得出的正确结论具有普适性。
（2）【实验2】将两个测力计A、B竖直悬挂、调零，如图乙所示：把它们的挂钩勾在一起后悬挂起来，竖直向下拉测力计B的圆环，如图丙所示。
小宁发现：当测力计A的示数为2.0N时，测力计B的示数为1.8N，此时，测力计A对B的拉力大小为多少？为什么？
16.（2022·丽水）为更精确地测量木块的滑动摩擦力，小丽引入拉力传感器并设计了如图甲的实验。她将一块长、宽、高均不同的长方体木块平放，拉动木板发现传感器示数不稳定，同时观察到实验中木块总有些摆动，获得数据如图乙。是什么引起子木块的摆动，进而引起摩擦力测量值的不稳定 小丽继续实验，将同一木块侧放，重复实验，获得数据如图丙。
（1）实验中测最滑动摩擦力时，木板　 　匀速直线拉动（填“需要”或“不需要）。
（2）分析图乙，第1秒末，木块所受摩擦力为　 　。
（3）继续实验环节基于的假设是　 　。
（4）小丽认为，本实验还可得出滑动摩擦力大小与接触面积有关。小科认为不正确，并从实验中找出了说服小丽的证据　 　。
17.（2022·衢州）小明观看北京冬奥会滑雪比赛时，突发奇想：如果运动员从斜坡滑道上自由滑下，怎样才能滑得更远呢？于是用如图所示的装置探究“小车从斜面上滑下时，在水平面上滑行的最大距离跟小车的下滑高度、小车总质量、水平面粗糙程度是否有关”。实验结果如下表：
实验次数 小车下滑高度/cm 水平面材料 车上钩码个数 小车在水平面上骨行的最大距离/cm
1 3 木板 1 50
2 3 木板 2 50
3 3 木板 3 50
4 6 木板 3 100
5 6 棉布 3 60
6 6 毛巾 3 30
（1）每次实验中，都应让小车从相应高度由　 　状态开始沿斜面下滑。
（2）分析1、2、3三组实验数据，得出的结论是：　 　。（3）小明根据上述第3、4两次实验得出结论：当小车总质量和水平面粗糙程度相同时，小车在水平面上滑行的最大距离与小车下滑高度成正比。小明这样就得出结论不合理，请你对其实验提出改进建议：　 　。
18．（2024·龙湾模拟）某实验小组用如图所示的装置探究影响滑动摩擦力大小的因素，木块挂在测力计下，其右侧面与竖直传送带接触，装置左侧有可旋转的螺杆对其施加不同的压力，启动电动机使传送带转动，通过测力计的读数即可计算出木块所受的摩擦力。部分实验数据如表：
实验次数 木块重力（N） 螺杆旋转的圈数（圈） 测力计示数（N） 摩擦力（N）
1 0.60 1 0.70 0.10
2 0.60 2 0.82 0.22
3 0.60 3 0.95 0.35
4 1.20 1 1.30 0.10
5 1.80 1 1.90 0.10
（1）该实验通过　 　来改变木块与传送带之间压力的大小。
（2）分析表格数据，可以得出的结论是　 　。
（3）小龙推测在实验过程中传送带转动的方向为逆时针。请结合装置图和表格数据，解释小龙作出这一推测的理由　 　。
19．（2022·温州模拟）学校项目化小组要制作一艘 “化学船”，其部分评价量表如下表所示。小温设计了如图模型，该模型的原理是：漏斗流下的液体A与塑料罐里的物质B反应，产生大量的气体。气体从尾部玻璃管喷出，产生动力使船前进。
“化学船”模型评价表（节选）
评价指标 优秀 良好 待改进
指标一 船体稳定 船体略有倾斜，但不影响行驶 ▲
指标二 航行速度可调 航行速度不可调 不能行驶
（1）将量表中“指标一”的待改进内容补充完整： 　 　。
（2）气体从尾部玻璃管喷出，使船获得向前的动力，这说明了　 　。
（3）在制作“化学船”时，有以下几种器材和药品可供选择。
器材：长颈漏斗、分液漏斗
药品：稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、大理石
为使得该作品的指标二到达优秀，你会选择哪些器材和药品，请简要说明理由：　 　。
20．（2023·丽水）科学学习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
[项目任务]自制测力计并用于测量力的大小，
[项目准备]提供材料如图甲，弹簧和橡皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。
[评价量规]在老师的指导下小组同学制定了评价量规，表中为部分评价指标。
评价指标 评价等级
优秀 良好 待改进
调零方式 多种方式调零 只能移动指针调零 不能调零
精确度 达到0.1牛 达到0.2牛 大于0.2牛
（1）[项目制作]选择材料时，弹簧比橡皮筋更合适。理由是一定范围内，弹簧的伸长量与受到的拉力成　 　关系，便于标注均匀刻度；
（2）选用图乙中b弹簧制作测力计，确定“0”和“2牛”刻度后．两者之间分为10等份，则该测力计的最小刻度为 　牛，小组同学用制好的弹簧侧力计称量身边小物件的重力；
（3）[项目评价]自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计利量水平拉力，应先将测力计水平放置，弹簧处于自由状态，指针调整到　 　刻度位置，方可进行测量：
（4）实测时，挂上0.1牛的铅粒，发现测力计示数几乎没有变化，为使“精确度"指标表现更优秀，需选取图乙中　 　弹簧取代b弹簧制作测力计(填“a"或“c")．
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